一种体相位全息透射式光栅光谱仪

    专利2025-04-22  18


    本申请涉及光学,具体涉及一种体相位全息透射式光栅光谱仪。


    背景技术:

    1、光谱仪是一种用于分离和测量光谱成分的科学仪器。它在物理学、天文学和化学的早期研究中发展起来,并在测定化学成分方面展现出强大的能力。利用光谱仪进行光谱分析是人类借助光认知世界的重要方式之一。传统的台式实验室光谱仪有着超精细分辨率和宽光谱范围,但是其结构复杂、体积庞大。近些年,由于光谱分析的应用空间快速增长,光谱仪便携化及微型化渐渐成为人们关注的对象。其中由于离轴和光栅本身的影响,反射式光栅光谱仪相对于透射式光栅光谱仪光路在慧差、像散消除及光栅衍射效率等方面都略逊一筹。而目前很多透射式光栅发明有着元件片数多,加工复杂,成本略高的问题,且光栅衍射效率有时达不到要求。


    技术实现思路

    1、鉴于上述问题,本申请提供了一种体相位全息透射式光栅光谱仪,解决吸纳有的光谱仪中采用的透射式光栅的元件片数多、加工复杂、成本略高以及光栅衍射率有时达不到要求的问题。

    2、为实现上述目的,发明人提供了一种体相位全息透射式光栅光谱仪,包括:

    3、光源,所述光源用于生成短波近红外光;

    4、准直部分,所述准直部分用于对光源产生的短波近红外光进行准直;

    5、分光部分,所述分光部分包括体相位全息透射式光栅,所述体相位全息透射式光栅用于对准直后的短波近红外光进行色散;

    6、聚焦部分,所述聚焦部分用于将色散后的短波近红外光聚焦至焦平面上;

    7、成像部分,所述成像部分设置在所述焦平面上。

    8、在一些实施例中,所述光源为单模光纤,所述单模光纤的数值孔径na为0.13-0.15,所述短波近红外光的光谱范围为800nm-890nm。

    9、在一些实施例中,所述准直部分包括双胶合透镜,所述双胶合透镜的前曲面的曲面率为242.54,中曲面的曲面率为36.25,后曲面的曲面率为-39.37。

    10、在一些实施例中,所述双胶合透镜的折射率范围为1.744-1.946。

    11、在一些实施例中,所述体相位全息透射式光栅的密度为1200line/mm,所述体相位全息透射式光栅的入射角为30.464°。

    12、在一些实施例中,所述体相位全息透射式光栅的表面设有抗反射涂层。

    13、在一些实施例中,所述聚焦部分包括凸透镜及凹透镜;

    14、所述凸透镜的第一曲面的曲面率为181.8,所述凸透镜的第二曲面的曲面率为-48.6,所述凹透镜的第一曲面的曲面率为-44.8,所述凹透镜的第二曲面的曲面率为-868。

    15、在一些实施例中,所述成像部分包括线阵cdd。

    16、区别于现有技术,上述技术方案,光谱仪主要由光源、准直部分、分光部分及成像部分组成,光源生成短波近红外光,准直部分对短波近红外光进行准直得到平行光束,然后准直后的平行光束通过分光部分进行分光,其中,分光部分包括体相位全息透射式光栅,通过体相位全息投射式光栅对平行光束进行色散,然后通过聚焦部分对色散后的光束进行聚焦于焦平面上,然后通过设置在焦平面上的成像部分进行对聚焦后的光束进行采集。体相位全息透射式光栅具有高色散、能降低偏振敏感性、无鬼影、低散射、紧凑、灵活的光学设计、杂散光相对较少等优点,体相位全息透射式光栅所采用的元件片数较少,加工简单,有效降低成本,同时体相位全息透射式光栅具有非常好的光学特性及设计灵活性、优越的稳定性及一致性,可以使得光栅衍射率符合相应的要求。

    17、上述
    技术实现要素:
    相关记载仅是本申请技术方案的概述,为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案,进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施,并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解,以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。



    技术特征:

    1.一种体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述光源为单模光纤,所述单模光纤的数值孔径na为0.13-0.15,所述短波近红外光的光谱范围为800nm-890nm。

    3.根据权利要求1所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述准直部分包括双胶合透镜,所述双胶合透镜的前曲面的曲面率为242.54,中曲面的曲面率为36.25,后曲面的曲面率为-39.37。

    4.根据权利要求3所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述双胶合透镜的折射率范围为1.744-1.946。

    5.根据权利要求1所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述体相位全息透射式光栅的密度为1200line/mm,所述体相位全息透射式光栅的入射角为30.464°。

    6.根据权利要求1所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述体相位全息透射式光栅的表面设有抗反射涂层。

    7.根据权利要求1所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述聚焦部分包括凸透镜及凹透镜;

    8.根据权利要求1所述的体相位全息透射式光栅光谱仪,其特征在于,所述成像部分包括线阵cdd。


    技术总结
    本技术涉及一种体相位全息透射式光栅光谱仪,包括:光源,所述光源用于生成短波近红外光;准直部分,所述准直部分用于对光源产生的短波近红外光进行准直;分光部分,所述分光部分包括体相位全息透射式光栅,所述体相位全息透射式光栅用于对准直后的短波近红外光进行色散;聚焦部分,所述聚焦部分用于将色散后的短波近红外光聚焦至焦平面上;成像部分,所述成像部分设置在所述焦平面上。体相位全息透射式光栅所采用的元件片数较少,加工简单,有效降低成本,同时体相位全息透射式光栅具有非常好的光学特性及设计灵活性、优越的稳定性及一致性,可以使得光栅衍射率符合相应的要求。

    技术研发人员:曹文梁,李志芳,李汪彪,何东升,陈开洪
    受保护的技术使用者:福建师范大学
    技术研发日:20231017
    技术公布日:2024/4/29
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